人類的驚人適應
進化生物學家早已知道，當條件適當時，自然選擇可以迅速發生。在工業革命期間，顏色突然發生變化的樺尺蠖就是一個經典例子——在短短几十年時間裡，淺色的樺尺蠖在自然選擇的力量下，顏色變得越來越深，可以更好地適應被煤煙覆蓋的棲息環境。
在一篇於近期發表在《自然》雜誌的研究中，一組科學家通過分析從數百年前死於黑死病時期的遺骸中提取到的古DNA，發現了鼠疫在歐洲人的免疫系統上留下的印記，表明人類在面臨重大的選擇壓力時，也能以驚人的速度適應。
能抵禦黑死病的基因變體
黑死病是有記錄以來造成最多人死亡的單一事件，這是一種由鼠疫耶爾森菌（Yersinia pestis）引起的致命的傳染病。在大約1346年至1350年之間，這種疾病在短時間內奪走了當時歐洲50%的人口的生命，對人類產生了巨大的影響。
發表了這項新研究的遺傳學家們想要知道，如此致命的黑死病，是否有可能在受感染個體的基因組中引發了一場自然選擇？換句話說，生還者是否攜帶了某些特定的基因變體，使他們比那些被黑死病殺死的人更有可能倖存下來？
其實一直以來，都有科學家都懷疑在黑死病期間，是否可能出現了自然選擇，但苦於沒有對足夠多的樣本來進行精確的測定，而直接觀察現代人口又很難證明這一點。因為從那黑死病時期到現在，人類不得不面對的其他選擇壓力有很多。解決這個問題的唯一辦法就是縮小取樣的時間窗口。
在新研究中，研究人員從倫敦和丹麥的516個遺骸中提取了古DNA樣本。這些遺骸的主人死於1000年至1800年之間，是在黑死病之前、之中、之後被埋葬的人。
研究人員猜測，在這些人的體內，有些基因變體很有可能經歷了自然選擇。攜帶這些的人比不攜帶的人更容易存活下來，並留下更多繼承了這種保護性基因變體的後代。
他們檢測了樣本中與免疫相關性基因和自身免疫以及炎症疾病相關區域的DNA片段，並確定了對鼠疫耶爾森菌有反應的4種基因。攜帶部分或全部這些基因變體的個體，能夠更有效地抵禦鼠疫耶爾森菌，或增強對鼠疫耶爾森菌的易感性，因此在感染中有著更高的存活機率。
能增強免疫，也能帶來疾病
在實驗室中，研究人員用鼠疫耶爾森菌感染了攜帶這些不同基因變體的人類細胞。在後續的觀察中，他們發現有一個名為ERAP2的基因變體非常突出，這種變體的出現頻率出現了增長。
研究小組將注意力集中在ERAP2上，並發現，當感染了鼠疫耶爾森菌時，攜帶ERAP2變體的人的免疫細胞，比不攜帶ERAP2的免疫細胞能更有效地殺死細菌。他們計算出，ERAP2變體能夠將在黑死病中存活的可能性提高40%。
不過，科學家也發現，雖然ERAP2對黑死病具有抵禦作用，但它在現代人群中也與一些自身免疫性疾病有關，比如它是患克羅恩病的一種已知風險因素。雖然這種風險的增加與在黑死病情況中提供的保護相比微不足道，但它表明，過度活躍的免疫系統在面對疫情大流行時可能很好，但在今天的環境中可能沒有那麼有幫助。換句話說，那些在過去增強了人類的免疫反應，使我們能更好地對抗感染的基因變化，可能是有代價的。
展望更全面的古DNA研究
這是首個研究流行病會如何改變我們的基因組的工作，它證明了在數百年前的鼠疫流行期間，提供了巨大保護的基因與我們的自身免疫有關。
未來，研究人員希望能擴大這項研究的規模，對整個人類基因組進行檢測，而不僅僅是檢測一組與免疫相關的基因。研究團隊希望能夠探索影響現代人對細菌易感性的基因變異體，並將它們與古DNA樣本進行比較，以確定這些變異體是否也是自然選擇的結果。
關於病原體是如何影響人類進化的，可探討的問題還有很多。展望未來，對古DNA的更多研究或將能更好地幫助我們理解自身免疫疾病的進化起源，理解是什麼讓人類適應和生存到今天的。
參考來源：
https://www.uchicagomedicine.org/forefront/research-and-discoveries-articles/ancient-dna-shows-people-with-certain-genes-were-more-likely-to-survive-the-black-death
https://www.sciencenews.org/article/black-death-immunity-gene-crohns-disease-health
https://www.nature.com/articles/s41586-022-05349-x
封面圖/首圖：MUSEUM OF LONDON ARCHAEOLOGY